WO2012069189A1 - Leiterbahnanordnung für tragbare datenträger - Google Patents

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Michael Baldischweiler
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • H05K2203/1131—Sintering, i.e. fusing of metal particles to achieve or improve electrical conductivity

Definitions

  • the invention relates to portable data carriers with an electronic circuit and a ferrite layer for influencing the electronic
  • Portable data carriers in the sense of the present invention are in particular small-sized, card-shaped data carriers in the form of memory or IC cards, such as micro secure digital (micro SD), compact flash, micro drive, memory stick, secure digital card, multimedia Card, xD-Picture Card or Smart Media Card, chip cards or SIM cards.
  • micro secure digital micro SD
  • compact flash micro drive
  • memory stick secure digital card
  • multimedia Card multimedia Card
  • xD-Picture Card Smart Media Card
  • chip cards or SIM cards SIM cards.
  • Such data carriers are resource limited due to their predetermined structural smallness and regularly have no own user interface.
  • an inductively coupling, contactless data communication device comprising an antenna coil for data transmission.
  • Such an inductively coupling data communication device may be, for example, an RFID transponder unit or a communication unit for after-field communication according to the NFC standard (Near Field Communication). Bases of these corrals and applications in portable data carriers are i.a. in the RFID Handbook, 5th Edition by K. Finkenzeller, Hanser Verlag, Kunststoff.
  • portable data carriers with inductively coupling data communication device is often impaired if - as intended - in a user terminal, in particular user terminals used for mobile communication such as cell phones, smartbooks, netbooks or notebooks.
  • K. Finkenzeller's RFID Handbook proposes to place a ferrite layer between a metal surface and an antenna coil, which prevents the weakening of the electromagnetic field.
  • the essential characteristics of ferrites are that they have a high electrical resistivity which, depending on the material, is 1 to 10 6 ⁇ , compared to 10 to 10 5 ⁇ to 10 to 10 4 Qrn for metals. As a result, eddy current losses are small.
  • Ferritic films available on the market typically have a relative permeability ⁇ ⁇ of 5 to 200 in the frequency range around 1356 MHz.
  • the relative permeability ⁇ ⁇ is a material constant that characterizes how the magnetic flux density B changes in the spatial region of the material when the material is introduced into a magnetic field of magnetic field strength H.
  • ferrite layers which underlays the antenna coil-carrying layer or, in the case of several ferrite layers, which sandwiched the electronic circuit including the antenna coil.
  • the ferrite layers also cause a resource limited portable data carrier having an antenna based inductively coupling data communication device then stable and can communicate with a reader over a sufficient range when it was used in a user end device.
  • the additional ferrite layers occupy part of the volume of the portable data carrier, which is thus no longer available for other purposes. Since the external dimensions of portable data carriers are regularly fixed with very small values and are practically immutable, the introduction of one or more additional ferrite layers can lead to the fact that other components of the portable data carrier must be reduced in size. The associated effort can be considerable.
  • JP 2006 140 670 A it is known to coat a paper carrier layer with an electrically conductive ink to produce an IC structure to be connected to an IC for an IC tag. Subsequently, a portion of the conductive ink is removed by heat input by means of a laser, so that only the antenna structure remains on the backing paper.
  • DE 43 01 570 B4 a method for producing an induction coil for installation in a chip is known.
  • the carrier material used in this process is a ferrite layer.
  • a conductor layer is applied, from which then by removing unneeded conductor material by means of laser light, the induction coil is formed out.
  • the conductor track structure is not formed as a separate arrangement but directly in the ferrite layer. This has the advantage that at least one separate layer with a conductor track structure is eliminated and correspondingly more space for other components is available in a portable data carrier. If additional space is not required, the thickness of a portable data carrier can alternatively be reduced in an advantageous manner.
  • the arrangement according to the invention is also characterized in that, in particular, a conductor track structure with the function of an antenna can be produced very simply and inexpensively. In contrast to the usual methods, neither a special laying step nor a pressure step nor an etching step is required.
  • Another advantage of the arrangement according to the invention is that it is possible, at least for some portable data carriers, to use the entire base area for the formation of an antenna in particular, including those areas which are reserved, for example, for comparatively large interface contacts, so here for example for placement a routed wire antenna was so far no room. This applies, for example, to data carriers in the micro-SD format, one end face of which is reserved for contact surfaces.
  • 1 is an oblique view of a track arrangement with the contour of a portable data carrier
  • FIG. 2 shows a section through the interconnect arrangement shown in FIG. 1 along the line A-A, FIG.
  • FIG. 3 shows an illustration of the structural change in the ferrite layer produced by laser action
  • Fig. 4 shows a cross section through a portable data carrier, which is equipped with a conductor track arrangement according to Fig. 1.
  • a strip conductor arrangement 10 consisting of a flat carrier 1 in the form of a molded piece triggered from a ferrite layer, in which a printed conductor structure 2 and at some points to the rear side 4 leading plated-through holes 5 are formed on an upper side 3.
  • Flat refers to a body in which the ratio of top and back surface to cross-sectional area is so large that top and back dominate the appearance of the body.
  • the conductor track structure 2 has in the usual way a layout which is matched to the use or the function of the conductor track structure 2 or results from this. In a preferred application, it forms, as indicated in Fig. 1, an antenna coil which is part of an inductively coupling communication device and for the contactless exchange of signals with a - not shown - reader is used.
  • the printed conductor structure 2 can consist, for example, of a plurality of independent connections or connection layouts, each ending in plated-through holes 5, which realize conductor crossings together with a further interconnect layer (not shown).
  • the carrier 1 shown in Fig. 1 has hinted the same contour as a disk in which it will be installed later.
  • Fig. 1 shows the carrier 1 in a ready to install or at least goyersstoryen state.
  • the carrier 1 may have a smaller area than the later portable data carrier and then, for example, be round, star-shaped or ring-shaped.
  • the area of the carrier 1 can also be larger than the base area of the later portable data carrier, if e.g. is provided to fold over the edge regions of the carrier 1 approximately at right angles to make the carrier like a trough with U-shaped cross-section.
  • the vias 5 are optional. In their place, contact surfaces can also occur, via which contacting takes place from the upper side 3 of the carrier 1. They can also be omitted altogether.
  • the carrier 1 is based on a commercially available ferrite foil, preferably it is a piece of a ferrite foil from which it can be produced, for example, by punching or cutting. which is brought into its processing or final form and cut out.
  • Corresponding ferrite films are, for example, from HITACHI (http: // hitachi metals.co.jp) under the name "FM-Shield MF-F / MF-FR Series" or from NEC TOKIN (www: / / nec-tokin .com) under the name “Lex Suppressor”) or from the suppliers TTK, APSON, NEC or EPCOS, in the latter case, for example, under the name "EPC film series Flexield.” They are typically made of plastic, in which ferrite particles are incorporated.
  • the thickness of the ferrite foil is typically between 10 and 100 ⁇ , whereby greater strengths of, for example, 300 ⁇ are possible, while thicknesses of significantly less than ⁇ only with
  • the carrier 1 can also have a layer structure in which at least one outer layer is designed as a ferrite layer, but it is always assumed for the following description go that the carrier 1 is a piece of a ferrite film. It has according to their thickness of typically 10 to 100 ⁇ .
  • the ferrite film is typically provided on an adhesive base film, not shown; this can be removed at a later date. It is of course also possible to provide the carrier 1 as a multilayer body, wherein at least one of the outer layers is a ferrite layer.
  • Fig. 2 shows a cross section along the line AA through the carrier shown in Fig. 1.
  • the conductor track structure 2 is formed in the carrier material, wherein the cross-sections 2q of the individual conductor tracks NEN extend from the surface of the carrier 1 to a depth T in the substrate into it without penetrating it to the back 4.
  • the tracks have an electrical resistance, which depends in particular on their width. For conductor tracks with a width of 3 mm, resistance values of 2 ⁇ / cm were determined in experiments.
  • the plated-through holes 5 can, as indicated in FIG. 2, be realized simply as printed conductor cross-sections 5q drawn through from the upper side 3 to the lower side 4 of the carrier 1 over the entire thickness h of the carrier 1. Alternatively, apertures may be produced whose vertical walls are formed by the same conductive material that forms the entire interconnect structure 2.
  • the breakthroughs are then appropriately filled with particularly conductive material, such as silver conductive paste.
  • the production of the conductor track structure 2 takes place directly in the ferrite layer forming the carrier 1, in that the carrier 1 is exposed to laser radiation.
  • the maximum UV laser power i. e.g. 1.5 W for a UV laser of power class 2 W, set at a laser pulse frequency of 30 kHz and a movement speed of 550 mm / s.
  • the laser beam is guided on tracks according to the desired track layout over the carrier 1.
  • the laser irradiation in the carrier 1 causes a structural change of the carrier material, which-as a result-becomes electrically conductive. If the laser power is set too high, the carrier material evaporates and the effect of the structural change does not occur or at best decreases.
  • An explanation model for the structural change which is illustrated in FIG. 3, assumes that the carrier material, that is, the carrier 1 forming ferrite film, consists of a plastic, in which conductive ferrite cores 11 are arranged so that they are each surrounded by plastic sheaths 12 and thereby electrically isolated. According to the model, these plastic sheaths 12 surrounding the ferrite cores 11 are removed by the laser radiation and the ferrite cores are thereby welded together. In this case, the carrier material is sintered in the region in which the laser penetrates into the material.
  • the laser radiation is guided over the carrier 1 such that a structural change occurs near the upper side 3 up to a depth T.
  • a support 1 then also on both sides, i. be applied to upper and lower side conductor track structures 2.
  • the laser radiation is guided so that the effected structural change extends from the top 3 to the bottom 4.
  • apertures can be produced by the carrier 1 for plated-through holes 5 at the locations provided therebefore.
  • the laser radiation is preferably guided at such openings, that the walls of such openings are also structurally changed and thus conductive.
  • the finished wiring arrangement 10 is connected in a preferred application with further layers to an inlay, which then forms the core of a portable data carrier.
  • Fig. 4 shows schematically a cross-section through a possible construction of such an insert. It comprises underside an interconnect arrangement 10 as described above, via two electronic layers 20, 30 and above a ferrite layer 40.
  • the individual layers 10 to 40 are connected to each other for example by lamination or gluing.
  • the electronic layers 20, 30 each carry electronic components and / or printed conductors and, together with the printed conductor arrangement 10, form an electronic circuit.
  • the conductor track structure 2 may form an antenna and the electronic layer 20 may contain, for example, an IC 21 possibly connected to the antenna via printed conductor elements 24, so that the two together form a transponder arrangement.
  • a mass storage arrangement 22 may be formed in the second electronic layer 30 or it may include a further printed conductor structure for connecting components 23 accommodated in the layer 20.
  • the second ferrite layer 40 acts as a damping layer and improves the efficiency of the web arrangement 10 formed by means of inductively coupling communication device.
  • the second ferrite layer 40 is optional.
  • the sample structure illustrated in FIG. 4 is only to be understood as an example in every respect.
  • the number, design, assembly and type of further layers to which the interconnect arrangement 10 is connected can be varied within a wide range.
  • the freedom of design is usually limited in particular by the structural specifications given for the data carrier. Without further ado, it is in particular possible to provide layers even below the printed conductor arrangement 10.
  • the interconnect arrangement 10 can also be installed in reverse, so that the interconnect structure 2 faces outward. In this case, the connection to the electronic layers 20, 30 via vias 5 must be made, as shown in Fig. 2.
  • the invention allows further applications and Ausgestal- hanging.
  • the use of interconnect arrangements according to the invention is not restricted to resource-limited portable data carriers but in principle always possible when both a ferrite layer and a conductor track structure are to be formed.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leiterbahnanordnung für einen tragbaren Datenträger bestehend aus einem Träger (1) und einer unmittelbar in dem Träger (1) ausgebildeten Leiterbahnstruktur (2). Der Träger (1) besitzt eine nichtleitende Ferritschicht, in die durch Strukturveränderung mittels Laserstrahlung die Leiterbahnstruktur (2) gemäß einem Layout ausgebildet ist.

Description

Leiterbahnanordnung für tragbare Datenträger
Die Erfindung betrifft tragbare Datenträger mit einer elektronischen Schal- tung und einer Ferritschicht zur Beeinflussung von auf die elektronische
Schaltung wirkenden elektromagnetischen Feldern. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf ressourcenbeschränkte tragbare Datenträger mit einer über induktive Kopplung arbeitenden Datenkommunikationseinrichtung. Tragbare Datenträger im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere kleinbauende, kartenf örmige Datenträger in Form von Speicher- oder IC- karten, wie Speicherkarten vom Typ micro Secure Digital (micro SD), Compact Flash, Micro Drive, Memory Stick, Secure Digital Card, Multimedia Card, xD-Picture Card oder Smart Media Card, Chipkarten oder SIM-Karten. Derartige Datenträger sind aufgrund ihrer vorgegebenen baulichen Kleinheit ressourcenbeschränkt und besitzen regelmäßig keine eigene Nutzerschnittstelle.
Es ist bekannt, tragbare Datenträger der genannten Art mit einer induktiv koppelnden, kontaktlosen Datenkommunikationseinrichtung auszustatten, die zur Datenübertragung eine Antennenspule umfassen. Eine solche induktiv koppelnde Datenkommunikationseinrichtung kann beispielsweise eine RFID-Transpondereinheit sein oder eine Kommunikationseinheit zur Nachfeldkommunikation gemäß dem NFC-Standard (Near Field Communicati- on). Grundlagen dieser Korrununikationseinrichtungen und Anwendungen in tragbaren Datenträgern sind u.a. in dem RFID-Handbuch, 5. Auflage von K. Finkenzeller, Hanser Verlag München, beschrieben.
Die Funktionsfähigkeit von tragbaren Datenträgern mit induktiv koppelnder Datenkommunikationseinrichtung wird häufig beeinträchtigt, wenn sie - bestimmungsgemäß - in ein Nutzerendgerät, insbesondere Nutzerendgeräte zur Mobilkommunikation wie Handys, Smartbooks, Netbooks oder Notebooks, eingesetzt werden. Durch metallische Komponenten in den Nutzerendgeräten, z.B. Batterieanordnungen oder metallische Gehäuse, kommt es dann zu einer Schwächung der mit der elektronischen Schaltung auf dem Datenträger wechselwirkenden elektromagnetischen Felder.
Um solchen Schwächungen entgegenzuwirken wird in dem genannten RFID-Handbuch von K. Finkenzeller vorgeschlagen, zwischen einer Metallfläche und einer Antennenspule eine Ferritschicht anzubringen, die die Ab- Schwächung des elektromagnetischen Feldes unterbindet. Gemäß RFID- Handbuch sind die wesentlichen Charakteristiken von Ferriten, dass sie einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen, der je nach Werkstoff 1 bis 106 Ωπι beträgt, gegenüber 10 bis 105 ΩΙΏ bis 10 bis 104 Qrn bei Metallen. Infolgedessen sind Wirbelstromverluste klein. Gleichzeitig besit- zen Ferrite eine hohe relative Permeabilität, die bis in eine Größenordnung von μΓ = 2000 reichen kann. Am Markt verfügbare Ferritfolien weisen im Frequenzbereich um 1356 MHz typischerweise eine relative Permeabilität μΓ von 5 bis 200 auf. Die relative Permeabilität μΓ ist eine Materialkonstante, die charakterisiert, wie sich die magnetische Flussdichte B im Raumbereich des Materials ändert, wenn man das Material in ein Magnetfeld der magnetischen Feldstärke H einbringt.
Für tragbare Datenträger wurde ausgehend der vorstehend erwähnten Erkenntnisse vorgeschlagen, diese mit einer oder ggf. auch mehreren Ferrit- schichten zu versehen, die die Antennenspule tragende Schicht unterlegt oder, bei mehreren Ferritschichten, die die elektronische Schaltung einschließlich der Antennenspule sandwichen. Die Ferritschichten bewirken, dass ein ressourcenbeschränkter tragbarer Datenträger mit einer antennenbasierten induktiv koppelnden Datenkommunikationseinrichtung auch dann stabil und über eine hinreichende Reichweite mit einem Lesegerät kommunizieren kann, wenn er in ein Nutzerend gerät eingesetzt wurde.
Die zusätzlichen Ferritschichten beanspruchen allerdings einen Teil des Vo- lumens des tragbaren Datenträgers, das damit für andere Zwecke nicht mehr zur Verfügung steht. Da die äußeren Abmessungen von tragbaren Datenträgern regelmäßig mit sehr kleinen Werten fest vorgegeben und praktisch nicht veränderbar sind, kann das Einbringen einer oder mehrerer zusätzlicher Ferritschichten dazu führen, dass andere Komponenten des tragbaren Datenträgers verkleinert werden müssen. Der damit einhergehende Aufwand kann beträchtlich sein.
Aus der JP 2006 140 670 A ist es bekannt zur Herstellung einer mit einem IC zu verbindenden Antennenstruktur für ein IC-Tag eine Papierträgerschicht mit einer elektrisch leitfähigen Farbe zu beschichten. Anschließend wird durch Wärmeeintrag mittels eines Lasers ein Teil der leitfähigen Farbe wieder entfernt, so dass nur die Antennenstruktur auf dem Trägerpapier verbleibt. Aus der DE 43 01 570 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Induktionsspule für den Einbau in einen Chip bekannt. Als Trägermaterial dient bei diesem Verfahren eine Ferritschicht. Darauf wird eine Leiterschicht aufgebracht, aus der anschließend durch Entfernen von nicht benötigtem Leitermaterials mittels Laserlichtes die Induktionsspule herausgeformt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Weg für eine möglichst platzsparende Ausbildung einer Ferritschicht in einem tragbaren Datenträger aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Anspruch 7. Erfindungsgemäß wird die Leiterbahnstruktur nicht als separate Anordnung sondern unmittelbar in der Ferritschicht aus- gebildet. Dies hat den Vorteil, dass zumindest eine separate Schicht mit einer Leiterbahnstruktur entfällt und in einem tragbaren Datenträger entsprechend mehr Bauraum für andere Komponenten zur Verfügung steht. Wird zusätzlich Bauraum nicht benötigt, kann alternativ in vorteilhafter Weise die Dicke eines tragbaren Datenträgers verringert werden.
Infolge des Wegfalls einer gesonderten Schicht für eine Leiterbahnstruktur entfallen zumindest in manchen Ausgestaltungen der Erfindung sonst notwendige Durchkontaktierungen, so dass sich die Herstellung eines tragbaren Datenträgers insgesamt vereinfacht.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich auch dadurch aus, dass insbesondere eine Leiterbahnstruktur mit der Funktion einer Antenne sehr einfach und kostengünstig herstellbar ist. Im Unterschied zu den sonst üblichen Verfahren ist weder ein besonderer Verlegeschritt noch ein Druck- schritt noch ein Ätzschritt erforderlich. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass es zumindest bei manchen tragbaren Datenträgern möglich wird, die gesamte Grundfläche für die Ausbildung insbesondere einer Antenne zu nutzen, einschließlich solcher Bereiche, die z.B. für vergleichsweise große Schnittstellenkontakte reserviert sind, so dass hier beispielsweise für die Plazierung einer verlegten Drahtantenne bislang kein Raum war. Dies gilt etwa für Datenträger im micro-SD-Format, deren eine Stirnseite für Kontaktflächen reserviert ist. Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. l eine Schrägaufsicht auf eine Leiterbahnanordnung mit der Kontur eines tragbaren Datenträgers,
Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Leiterbahnanordnung entlang der Linie A-A,
Fig. 3 eine Veranschaulichung der durch Lasereinwirkung erzeugten Strukturveränderung in der Ferritschicht, und
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen tragbaren Datenträger, der mit einer Leiterbahnanordnung nach Fig. 1 ausgestattet ist.
Fig. 1 zeigt eine Leiterbahnanordnung 10 bestehend aus einem flächigen Träger 1 in Gestalt eines aus einer Ferritschicht ausgelösten Formstücks, in den an einer Oberseite 3 eine Leiterbahnstruktur 2 sowie an einigen Stellen zur Rückseite 4 führende Durchkontaktierungen 5 ausgebildet sind. Flächig bezeichnet einen Körper, bei dem das Verhältnis von Ober- bzw. Rücksei- tenoberfläche zur Querschnittsfläche so groß ist, daß Ober- und Rückseite das Erscheinungsbild des Körpers dominieren.
Alle in den Figuren dargestellten geometrischen Verhältnisse sind zudem nicht maßstabsgerecht, sondern wurden im Sinne einer guten Veranschaulichung gewählt. Die Leiterbahnstxuktur 2 besitzt in üblicher Weise ein Layout, das auf die Verwendung bzw. die Funktion der Leiterbahnstruktur 2 abgestimmt ist oder sich daraus ergibt. In einer bevorzugten Anwendung bildet sie, wie in Fig. 1 angedeutet, eine Antennenspule, die Teil einer induktiv koppelnden Kommunikationseinrichtung ist und zum kontaktlosen Austausch von Signalen mit einem - nicht gezeigten - Lesegerät dient. In anderen Gestaltungen kann die Leiterbahnstruktur 2 zum Beispiel aus mehreren unabhängigen, jeweils in Durchkontaktierungen 5 endenden Verbindungen oder Verbindungslayouts bestehen, die zusammen mit einer - nicht gezeigten - weiteren Leiterbahnschicht Leiterbahnkreuzungen realisieren.
Der in Fig. 1 gezeigte Träger 1 besitzt andeutungsweise dieselbe Kontur wie ein Datenträger, in den er später eingebaut wird. Fig. 1 zeigt den Träger 1 in einem einbaufertigen oder zumindest weiterverarbeitungsfähigen Zustand. Selbstverständlich kann der Träger 1 aber auch eine andere Kontur besitzen als der tragbare Datenträger, in dem er später eingesetzt wird. Insbesondere kann der Träger eine kleinere Fläche aufweisen als der spätere tragbare Datenträger und dann beispielsweise rund, sternförmig oder auch ringförmig ausgebildet sein. Die Fläche des Trägers 1 kann auch größer sein als die Grundfläche des späteren tragbaren Datenträgers, wenn z.B. vorgesehen ist, die Randbereiche des Trägers 1 etwa rechtwinklig umzuklappen, um den Träger wannenartig mit U-f örmigem Querschnitt zu gestalten.
Die Durchkontaktierungen 5 sind optional. An ihre Stelle können auch Kon- taktflächen treten, über die eine Kontaktierung von der Oberseite 3 des Trägers 1 her erfolgt. Sie können auch ganz entfallen.
Der Träger 1 basiert auf einer handelsüblichen Ferritfolie, vorzugsweise ist er ein Stück aus einer Ferritfolie, aus der er z.B. durch Stanzen oder Schnei- den in seine Weiterverarbeitungs- oder Endform gebracht und herausgetrennt wird. Entsprechende Ferritfolien sind z.B. von der Firma HITACHI (http://hitachi metals.co.jp) unter der Bezeichnung„FM-Shield MF-F/MF- FR Series" oder von der Firma NEC TOKIN (www: / / nec-tokin.com) unter der Bezeichnung„Lex Suppressor") oder von den Anbietern TTK, APSON, NEC oder EPCOS, in letzterem Fall beispielsweise unter der Bezeichnung „EPC-Folienreihe Flexield" erhältlich. Sie bestehen typischerweise aus Kunststoff, in das Ferritpartikel eingearbeitet sind. Das Trägermaterial ist grundsätzlich nicht elektrisch leitend. Es besitzt einen Widerstand von 10 Qm/ cm. Die Stärke der Ferritfolie liegt typischerweise zwischen 10 und 100 μπι, wobei auch größere Stärken von z.B. 300 μηη möglich sind, während Dicken von deutlich weniger als ΙΟμιτι nur mit einigem Aufwand erzielbar sind. Der Träger 1 kann auch eine Schichtstruktur besitzen, in der zumindest eine Außenschicht als Ferritschicht ausgeführt ist. Für die nachfolgende Beschreibung wird aber stets davon ausgegangen, daß der Träger 1 ein Stück einer Ferritfolie ist. Er weist entsprechend deren Dicke von typischerweise 10 bis 100 μιη auf.
Die Ferritfolie wird typischerweise auf einer - nicht gezeigten - klebenden Grundfolie bereitgestellt; diese kann zu einem späteren Zeitpunkt entfernt werden. Es ist ferner selbstverständlich auch möglich den Träger 1 als mehrschichtigen Körper bereitzustellen, wobei zumindest einer der äußeren Schichten eine Ferritschicht ist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A durch den in Fig. 1 gezeigten Träger. An der Oberseite 3 ist in dem Trägermaterial die Leiterbahnstruktur 2 ausgebildet, wobei die Querschnitte 2q der einzelnen Leiterbah- nen sich von der Oberfläche des Trägers 1 bis zu einer Tiefe T in das Trägermaterial hinein erstrecken ohne es bis zur Rückseite 4 zu durchdringen. Die Leiterbahnen besitzen einen elektrischen Widerstand, der insbesondere von ihrer Breite abhängt. Für Leiterbahnen mit einer Breite von 3 mm wurden in Versuchen Widerstandswerte von 2 Ω/cm ermittelt. Die Durchkontaktie- rungen 5 können, wie in Fig. 2 angedeutet, einfach als von der Oberseite 3 zur Unterseite 4 des Trägers 1 über die gesamte Dicke h des Trägers 1 durchgezogene Leiterbahnquerschnitte 5q realisiert sein. Alternativ können Durchbrüche erzeugt werden, deren vertikale Wandungen von demselben leitfähigen Material gebildet werden, das die gesamte Leiterbahnstruktur 2 bildet. Die Durchbrüche sind dann zweckmäßig mit besonders leitfähigem Material aufgefüllt, etwa mit Silberleitpaste.
Die Herstellung der Leiterbahnstruktur 2 erfolgt unmittelbar in der den Trä- ger 1 bildenden Ferritschicht, indem der Träger 1 mit Laser Strahlung beaufschlagt wird. Eingesetzt werden kann beispielsweise eine Y AG-Laser diode mit einer Wellenlänge von z.B. 1064 Nanometer und einer Laserleistung von 33 W. Eingesetzt werden kann ebenso ein UV-Festkörperlaser mit einer Wellenlänge von 355 nm und einer Laserleistung von 2W bei einer Linse mit ei- ner Brennweite von F=100mm sowie einer 10-fachen Strahlaufweitung.
Zweckmäßig werden dabei 75% der maximalen UV-Laserleistung, d.h. z.B. etwa 1,5 W bei einem UV-Laser der Leistungsklasse 2 W, bei einer Laserpulsfrequenz von 30 kHz und einer Bewegungsgeschwindigkeit von 550 mm/ s eingestellt.
Der Laserstrahl wird auf Bahnen gemäß dem gewünschten Leiterbahnlayout über den Träger 1 geführt. Bei richtig abgestimmten Laserparametern bewirkt die Lasereinstrahlung in dem Träger 1 eine Strukturveränderung des Trägermaterials, das dadurch - überraschend - elektrisch leitfähig wird. Wird die Laserleistung zu hoch gewählt verdampft das Trägermaterial und der Effekt der Strukturveränderung tritt nicht oder allenfalls vermindert ein.Ein Erklärungsmodell für die Strukturveränderung, die in Fig. 3 veranschaulicht ist, geht davon aus, dass das Trägermaterial, mithin die den Trä- ger 1 bildende Ferritfolie, aus einem Kunststoff besteht, in dem an sich leitende Ferritkerne 11 so angeordnet sind, dass sie jeweils von Kunststoffhüllen 12 umgeben und dadurch elektrisch isoliert sind. Gemäß dem Modell werden diese die Ferritkerne 11 umgebenden Kunststoffhüllen 12 durch die Laserstrahlung entfernt und die Ferritkerne dadurch zusammengeschweißt. Das Trägermaterial wird hierbei in dem Bereich, in dem der Laser in das Material eindringt, gesintert.
Die Laserstrahlung wird so über den Träger 1 geführt, daß eine Strukturveränderung nahe der Oberseite 3 bis zu einer Tiefe T eintritt. In einer Gestaltungsvariante können auf einem Träger 1 dann auch beidseitig, d.h. an Ober- und an Unterseite Leiterbahnstrukturen 2 angelegt werden.
Ann Stellen, an denen das Layout Durchkontaktierungen 5 vorsieht, wird die Laserstrahlung so geführt, daß die bewirkte Strukturveränderung sich von der Oberseite 3 bis zur Unterseite 4 erstreckt. In einer Variante können für Durchkontaktierungen 5 an den davor vorgesehenen Orten Durchbrüche durch den Träger 1 erzeugt werden. Die Laserstrahlung wird an solchen Durchbrüchen vorzugsweise so geführt, daß die Wandungen solcher Durchbrüche ebenfalls strukturverändert und damit leitfähig werden. Die fertige Leiterbahnanordnung 10 wird in einer bevorzugten Anwendung mit weiteren Schichten zu einem Inlett verbunden, das anschließend den Kern eines tragbaren Datenträgers bildet. Fig. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen möglichen Aufbau eines solchen Inletts. Es umfasst unterseitig eine Leiterbahnanordnung 10 wie vorstehend beschrieben, dar- über zwei Elektronikschichten 20, 30 sowie darüber eine Ferritschicht 40. Die einzelnen Schichten 10 bis 40 sind z.B. durch Laminieren oder Verkleben miteinander verbunden. Die Elektronikschichten 20, 30 tragen jeweils elektronische Bauelemente und/ oder Leiterbahnen und formen zusammen mit der Leiterbahnanordnung 10 eine elektronische Schaltung. Beispielsweise kann die Leiterbahnstruktur 2 eine Antenne bilden und die elektronische Schicht 20 z.B. einen ggf. über Leiterbahnelemente 24 mit der Antenne verbundenen IC 21 enthal- ten, so daß beide zusammen eine Transponderanordnung bilden. In der zweiten elektronischen Schicht 30 kann beispielsweise eine Massenspei- cheranordnung 22 ausgebildet sein oder sie kann eine weitere Leiterbahnstruktur zur Verbindung von in der Schicht 20 untergebrachten Bauelementen 23 enthalten. Die zweite Ferritschicht 40 fungiert als Dämpfungsschicht und verbessert den Wirkungsgrad der mit Hilfe der Leiter bahnanordnung 10 gebildeten induktiv koppelnden Kommunikationseinrichtung. Die zweite Ferritschicht 40 ist optional.
Der in Fig. 4 veranschaulichte Musteraufbau ist in jeder Beziehung nur bei- spielhaft zu verstehen. Anzahl, Gestaltung, Bestückung und Art von weiteren Schichten, mit denen die Leiterbahnanordnung 10 verbunden wird, können in einem weiten Rahmen variiert werden. Die Gestaltungsfreiheit ist dabei in der Regel vor allem durch die für den Datenträger gegebenen baulichen Vorgaben beschränkt. Ohne weiteres ist es insbesondere möglich, auch unterhalb der Leiterbahnanordnung 10 Schichten vorzusehen. Die Leiterbahnanordnung 10 kann auch umgekehrt eingebaut sein, so dass die Leiterbahnstruktur 2 nach außen zeigt. In diesem Fall muss die Verbindung zu den elektronischen Schichten 20, 30 über Durchkontaktierungen 5 erfolgen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Basierend auf dem Grundgedanken, nämlich der Ausbildung einer Leiterbahnstruktur unmittelbar in einer Ferritschicht durch Anwendung von Laserstrahlung gestattet die Erfindung weitere Anwendungen und Ausgestal- hingen. So ist der Einsatz erfindungsgemäßer Leiterbahnanordnungen nicht auf ressourcenbeschränkte tragbare Datenträger beschränkt sondern grundsätzlich stets dann möglich, wenn sowohl eine Ferritschicht wie eine Leiterbahnstruktur ausgebildet werden sollen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Leiterbahnanordnung für einen tragbaren Datenträger mit einem flächigen Träger und einer Leiterbahnstruktur mit einem Layout, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Träger (1) eine nichtleitende Ferritschicht aufweist und die Leiterbahnstruktur (2) in der Ferritschicht durch Strukturveränderung des Schichtmaterials gemäß dem Layout ausgebildet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter- bahnstruktur (2) an der Oberseite (3) des Trägers (1) ausgebildet ist, wobei die Querschnitte (2q) der Leiterbahnstruktur (2) bis zu einer Tiefe (T) in den Träger (1) eindringen ohne bis zur Rückseite (4) des Trägers (1) reichen.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) eine Ferritfolie ist und eine Dicke (h) von 10 bis 100 μπι aufweist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strukturveränderung in einem begrenzten Bereich von der Oberseite (3) des Trägers (1) bis zur gegenüberliegenden Unterseite (4) erstreckt und eine Durchkontaktierung (5) bildet.
5. Inlett für einen tragbaren Datenträger mit mindestens einer Schicht (20, 30) in der ein elektronisches Bauelement angeordnet ist sowie einer Leiterbahnanordnung (10) gemäß Anspruch 1.
6. Tragbarer Datenträger beinhaltend ein Inlett nach Anspruch 5.
7. Verfahren zur Herstellung einer Leiterbahnanordnung (10), wobei eine Ferritschicht in Form einer nichtleitenden Folie, in die Ferritpartikel eingearbeitet ist, bereitgestellt und ein Layout für eine Leiterbahnstruktur vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritschicht mit Laserstrah- lung bearbeitet wird, wobei die Laserstrahlung gemäß dem Layout über die Ferritfolie geführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeu- gung der Laserstrahlung eine YAG-Laserdiode mit einer Wellenlänge von
1064 Nanometer und einer Leistung von 33 W eingesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Laserstrahlung eine UV-Laserdiode mit einer Wellenlänge von 355 Nanometern und einer Leistung von 2 W eingesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 550 mm/ s über die Ferritfolie geführt wird.
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